汽车仪表板及车身控制设计要领2

汽车仪表板及车身控制设计要领

汽车的仪表板为驾驶提供各种实时的视觉信息，这些信息是辅助决策的重要参考，必须快速且准确无误的传递给驾驶员知道。此外，汽车中的空调及车身控制模块（BCM）系统，负责为驾驶及乘客提供舒适的乘车环境。其中空调系统过执行最佳控制将汽车内部的温度迅速降至较为舒适的水平，并根据来自于各个传感器的信息保持舒适的车内温度。BCM系统则可以集中控制多个ECU，如车门、座椅和组合开关等。

不论是仪表盘控制或车身控制的MCU，都必须提供更高的处理性能、处理大量网络节点的能力、支持多种外围连接的接口功能、可扩展电路板布局范围的功能、先进的内存架构，以及更便利的开发环境。这些设计需求分析如下：

高处理性能：

MCU要提升处理性能，必须从其核心及软、硬件系统架构下手以富士通新一代MCU的FR81SCPU核心为例，它的工作性能达到1.3MIPS/MHz，比上一代FR60核心高出30%的处理效能；因具有内置式单精度浮点运算单元（FPU），能够满足图像处理系统和那些需要浮点操作功能的系统（如制动器控制）要求。此外，透过硬件式的FPU支持，能够简化软件程序并提升运算性能。

大量网络节点处理能力：

今日汽车中的CAN网络内存在着大量的内置式ECU，它们的规模随着节点数量的增加而不断扩大，因此车用MCU必须支持更多的讯息缓冲器（messagebuffer）。上一代的32位CAN微控制器能提供达32个内置式讯息缓冲器，但现在已显得不敷使用，以新一代富士通MCU来说，已能支持达64个内置式讯息缓冲器，而且支持CAN2.0A/B规格及提供1Mbps的高传输率。

广泛接口支持能力：

车用MCU连接的外围相当多样，而连接的接口可能是UART、频率同步串行、LIN-UART和I2C，因此必须具备弹性的接口连接能力。为了满足此需求，富士通将内置式多功能串行接口用作串行通信接口，并透过软件方式来切换上述各种接口，以灵活支持外部组件的通信规范，并提高系统设计的自由度。新系列MCU还提供LIN-UART的6条通道，从而能够与更多控制单元进行通信；其中MB91725系列因具有定时器功能的多条信道和A/D转换器，更容易达成各种功能的整合。

可扩展电路板布局范围的功能

由于车用电路板系统的布局设计方式相当多样，车用MCU必须能满足这些设计的需求。一些可行的作法包括为外部总线接口终端配置独立电源，使得ECU板上无需再安装电平转换器。此一外部总线接口终端的电源范围要广（如涵盖3.0V至5.5V），进而能弹性地和单元内存或图像用ASIC相连。

另一个作法是让MCU具备内置式I/O再分配的功能，透过软件设置即可改变I/O连接埠的分配。如此一来，设计者可以更弹性地与特定外围相连结，进而大幅提升电路板布局的自由度。

先进的内存架构：

为了提升工作处理弹性，今日车用微控制器的系统中往往会内置嵌入式内存（Flash）。过去只将Flash用于程序储存，新一代MCU的架构中也加入数据用的Flash。此架构不仅能提高数据写入速度，因不再需要E2PROM，也能缩小电路板的面积。此外，将数据与程序同时储存于微控制器的Flash内存中，也有助于防止信息的泄露。

更便利的开发环境：

一般产品必须利用ICE主单元和验证用评估芯片来进行系统检验，为了降低验证的复杂度，我们为新一代MCU产品提供芯片上（on-chip）的侦错方式。它采用单线调试接口，可以实现汽车评估或一致性测试，并且能够利用通用同轴电缆、在高达10米的范围内实现小型ICE主单元和目标电路板之间的通信。这可以简化按照常规难以实现的汽车评估。

一辆汽车中的电子系统愈来愈复杂，对于车用MCU的仰赖也愈来愈深。针对汽车仪表板及车身控制设计，必须为驾驶提供精准迅速的辅助信息，以及便利舒适的乘车空间，因此相关的MCU也必须满足更高的性能及更弹性的设计需求，才能为应用功能的开发带来帮助。

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